JPH0766039B2 - Thermal check method for electronic circuits using liquefied nitrogen - Google Patents

Thermal check method for electronic circuits using liquefied nitrogen

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JPH0766039B2
JPH0766039B2 JP18783890A JP18783890A JPH0766039B2 JP H0766039 B2 JPH0766039 B2 JP H0766039B2 JP 18783890 A JP18783890 A JP 18783890A JP 18783890 A JP18783890 A JP 18783890A JP H0766039 B2 JPH0766039 B2 JP H0766039B2
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nitrogen
liquefied nitrogen
sprayed
electronic circuit
circuit
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デイ.ブリネ マイケル
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ブリミル コーポレーション
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電子回路のサーマルチェック法に関し、特
に、電子回路の液化窒素によるサーマルチェックに関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thermal check method for an electronic circuit, and more particularly to a thermal check using liquefied nitrogen for an electronic circuit.

[従来の技術] 電子回路内の劣化部材を特定するのに、サーマルチェッ
クが一般に用いられている。大型で複雑な回路の典型的
なものは、複数の独立した部材と“母体”基板(典型的
には、副装置内の部材と物理的及び電気的集積プリント
回路基板)に搭載された集積回路から構成されている。
[Prior Art] A thermal check is generally used to identify a deteriorated member in an electronic circuit. Large, complex circuits are typically integrated circuits mounted on multiple independent components and a "matrix" board (typically the components within the subsystem and the physical and electrical integrated printed circuit board). It consists of

このような回路を軍事、航空宇宙その他の重大な部門で
使用する際には、全装置を組み立てる以前に種々のテス
トを行うのが常である。上述の回路は、誤動作が予想さ
れるが全ての欠陥は特定できない一連のテストを行う、
非常に複雑なテスト用装置と接続することが可能であ
る。
In the use of such circuits in military, aerospace and other critical sectors, it is customary to perform various tests before assembling the entire device. The circuit described above undergoes a series of tests in which malfunctions are expected but not all defects can be identified.
It is possible to connect with very complex test equipment.

このような例においては、欠陥位置を特定するために、
テスト装置に接続する間に回路のサーマルチェックが行
われている。サーマルチェックを経たコンダクタ内の微
少な割れ等の欠陥は、現象の解明は完全には行われてい
ないが、マイナス10℃台に冷却されると接続が解除され
ると考えられている。
In such an example, to identify the defect location,
The circuit is thermal checked while connected to the test equipment. Regarding the defects such as minute cracks in the conductor that have undergone the thermal check, although the phenomenon has not been completely elucidated, it is thought that the connection will be released when cooled to -10 ° C level.

この場合、欠陥を一時的に修正することにより、テスト
装置内で適切な操作が行え、それによって欠陥箇所があ
ると想定される部材あるいは回路領域を指摘できる。損
傷を修理するためには、部材、あるいは回路の一部の追
加テストあるいは交換が行われている。
In this case, by temporarily correcting the defect, it is possible to perform an appropriate operation in the test apparatus, and thereby point out a member or a circuit region in which the defective portion is assumed to be present. Additional repairs or replacements of components or parts of circuits are being performed to repair damage.

従来は、サーマルチェック用の冷媒として、種々のクロ
ロフルオロカーボン類(CFCs)が一般に用いられてき
た。最も一般的なものはフレオン(Freon)12及びハロ
ン(Halon)22として知られるジクロロジフルオロメタ
ン類である。CFCは、典型的には、作業員が工具入れに
入れて持ち運べるようなエアロゾル缶(ヘアスプレイ缶
に良く似たもの)を用いて吹き付けられている。
Conventionally, various chlorofluorocarbons (CFCs) have been generally used as a refrigerant for a thermal check. The most common are the dichlorodifluoromethanes known as Freon 12 and Halon 22. CFCs are typically sprayed using aerosol cans (similar to hair spray cans) that workers can carry in a tool case.

[発明が解決すべき課題] しかしながら、数年来、このCFCsの大気への影響が憂慮
されている。まず、CFC分子自体が二酸化炭素の2万倍
もの熱を保持するため、空気中に存在する濃度から想定
されるよりもはるかに大きな温室効果を引き起こす。さ
らに重要なのは、CFC分子が分解したときに塩素が放出
され、これがオゾン分子を破壊する働きをする。
[Problems to be solved by the invention] However, for several years, the influence of CFCs on the atmosphere has been a concern. First, the CFC molecule itself holds 20,000 times as much heat as carbon dioxide, causing a much larger greenhouse effect than would be expected from its concentration in the air. More importantly, chlorine is released when the CFC molecules decompose, which acts to destroy the ozone molecules.

さらに、各々の塩素原子が繰り返し放出され、新たなオ
ゾン分子と結合するため、この破壊効果は反復性で、永
久的である。オゾン分子が太陽から照射される、人体か
ら単細胞生物までの全生命体にとって非常に有害な紫外
線の大部分を吸収していることは周知である。この為、
現在では全世界の多くの政府が、CFCsの生産及び使用
を、最終的には全廃する目的の下に、制限している。
Moreover, this destructive effect is repetitive and permanent, as each chlorine atom is repeatedly released and combines with new ozone molecules. It is well known that ozone molecules absorb most of the ultraviolet rays emitted by the sun, which are extremely harmful to all living organisms from the human body to unicellular organisms. Therefore,
Many governments around the world are now limiting the production and use of CFCs, with the goal of ultimately eliminating them.

このため、CFCsに代換する回路のサーマルチェックの方
法が検索されてきている。熱ポンプでは、5〜6分内に
所望の温度(−30℃乃至−60℃の範囲)まで冷却するの
は困難である。高圧ガスを膨張させれば、−30℃程度の
低温を達成できるが、高圧ガスは、テスト下の回路に物
理的損傷を加える。このように、これまでのところ好適
な代換法は見い出されていない。
For this reason, thermal check methods for circuits that replace CFCs have been searched. With heat pumps, it is difficult to cool to the desired temperature (ranging from -30 ° C to -60 ° C) within 5-6 minutes. Expanding the high-pressure gas can achieve temperatures as low as -30 ° C, but the high-pressure gas causes physical damage to the circuit under test. Thus, so far no suitable replacement method has been found.

従って、本発明の目的は、CFCsを用いない、電子回路の
サーマルチェック法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a thermal check method for electronic circuits that does not use CFCs.

[課題を解決するための手段] 上記課題を解決するために、本発明の、冷却剤を面上に
吹き付ける工程を有する電子回路のサーマルチェック法
においては、液化窒素を、少なくともその一部を液相の
ままとして前記面に吹き付け、液相の窒素を前記面上で
気化させる。ここで、分子量で30%乃至90%が液相とし
て吹き付けられることが望ましい。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, in a thermal check method of an electronic circuit having a step of spraying a coolant onto a surface of the present invention, liquefied nitrogen, at least a part of which is liquefied The surface is sprayed on the surface while keeping the phase, and nitrogen in the liquid phase is vaporized on the surface. Here, it is desirable that 30% to 90% of the molecular weight is sprayed as a liquid phase.

また、薄い熱伝導性の壁部を有する閉鎖プローブを、サ
ーマルチェックされる電子回路面と前記熱伝導性の壁部
の外壁とが接触するように設置する工程を有し、更に、
前記液化窒素の吹き付け工程では、前記液化窒素を前記
プローブの前記壁面の内壁を介して吹き付けてもよい。
このとき、上記全面は、十分に平坦な面とするのが望ま
しい。
Also, a step of installing a closed probe having a thin thermally conductive wall portion such that the electronic circuit surface to be thermally checked and the outer wall of the thermally conductive wall portion are in contact,
In the step of spraying the liquefied nitrogen, the liquefied nitrogen may be sprayed through the inner wall of the wall surface of the probe.
At this time, it is desirable that the entire surface be a sufficiently flat surface.

また、液化窒素は、電子回路の面上に直接吹き付けても
よい。この場合、液化窒素は、小円状の開口部を介し
て、十分な平行流として吹き付けるのが望ましいが、あ
るいは、平坦なファン状の延長開口部を介して吹き付け
ることも可能である。
Liquefied nitrogen may also be sprayed directly onto the surface of the electronic circuit. In this case, the liquefied nitrogen is preferably sprayed as a sufficiently parallel flow through the small circular opening, but it is also possible to spray it through the flat fan-shaped extended opening.

更に、電子回路において選択される部位から熱を奪う工
程に、既知の冷凍外科用具を利用してもよい。
Furthermore, known cryosurgical instruments may be utilized in the step of drawing heat away from selected sites in the electronic circuit.

[作 用] また、液化窒素を吹き付けることで、他面に影響を与え
ることなく、サーマルチェックを行う小面積の電子回路
面に直接噴射される直接平行流を形成し、選択領域を迅
速に冷却する。尚、上記のような平行流は、液相の窒素
が存在することで形成される。噴射流が平行になる理由
は定かではないが、液相窒素の高い表面張力と何らかの
関係があることも考えられる。
[Operation] Also, by spraying liquefied nitrogen, a direct parallel flow that is directly injected to the electronic circuit surface of a small area for thermal check is formed without affecting other surfaces, and the selected area is quickly cooled. To do. The parallel flow as described above is formed by the presence of liquid-phase nitrogen. The reason why the jet flows are parallel is not clear, but it may be related to the high surface tension of liquid nitrogen.

液化窒素が気化することで、サーマルチェックを行う小
面積の電子回路面の選択領域が迅速に冷却される。ま
た、閉鎖プローブの使用により、プローブの内側に吹き
付けられた液化窒素がプローブにおける電子回路面との
接触面を冷却し、サーマルチェックがなされる。
By vaporizing the liquefied nitrogen, the selected area of the electronic circuit surface of the small area where the thermal check is performed is quickly cooled. Further, by using the closed probe, the liquefied nitrogen sprayed inside the probe cools the contact surface of the probe with the electronic circuit surface, and a thermal check is performed.

さらに、回路材料に対しては、窒素は全く不活性で相互
反応を起こさず、人体や環境に対しても冷却作用のみで
他の有害な作用はない。
Further, nitrogen is completely inactive and does not interact with each other with respect to the circuit material, and has only a cooling effect on the human body and environment without any other harmful effect.

[実施例] 以下に、本発明の詳細を好適な実施例を用いて説明す
る。本発明においては、液相の窒素を30乃至90%(分子
量)含有する液化窒素を集積回路のサーマルチェックの
工程で回路表面に噴射する。
[Examples] Details of the present invention will be described below with reference to preferred examples. In the present invention, liquid nitrogen containing 30 to 90% (molecular weight) of liquid phase nitrogen is injected onto the circuit surface in the step of thermal check of the integrated circuit.

液化窒素は、直径10インチ以下の範囲に比較的平行に噴
射されるように、電子回路の表面に直接吹き付けてもよ
い。また、基板内に、長さ3/8インチ以上幅数10インチ
の範囲にファン状に噴射しても良い。
Liquefied nitrogen may be sprayed directly onto the surface of the electronic circuit so that it is sprayed relatively parallel to a range of 10 inches or less in diameter. Further, it may be sprayed in a fan shape within a range of a length of 3/8 inch or more and a width of several 10 inches in the substrate.

更に、液送パイプの周囲をガス抜きパイプが包囲してこ
れを真空断熱チャンバが包囲するような3軸構造の閉鎖
プローブ、あるいは、ガス抜きに使用されるようなより
単純なプローブを介して、液化窒素を吹き付けることも
可能である。
In addition, a closed probe having a three-axis structure in which a gas vent pipe surrounds the liquid supply pipe and a vacuum heat insulation chamber surrounds the liquid vent pipe, or a simpler probe used for gas vent, It is also possible to spray liquefied nitrogen.

本発明によれば、吹き付け用の液相中の窒素の相対量、
噴射量、開口部位及びプローブ先端の形状は、全て必要
に応じて最適となるように調整される。
According to the invention, the relative amount of nitrogen in the liquid phase for spraying,
The injection amount, the opening portion, and the shape of the probe tip are all adjusted to be optimum as necessary.

第1図において、液化窒素が、十分に平行な流れ10を形
成するように開口部11から噴射される。開口部11が形成
された先端部12は、液送管13の管継手13上にねじ止めさ
れ、液送管14は、バルブ15から延設され、これをハンド
ル16により操作する構成を示すものである。
In FIG. 1, liquefied nitrogen is injected through an opening 11 so as to form a sufficiently parallel stream 10. The distal end portion 12 in which the opening 11 is formed is screwed onto the pipe joint 13 of the liquid feed pipe 13, and the liquid feed pipe 14 is extended from the valve 15 and is operated by the handle 16. Is.

バルブ15は、デュワー18の上部にねじ止めされた蓋17に
搭載されており、バルブ15からデュワー18内の液体に液
送パイプ(図示せず)が延設されている。11乃至18の装
置は公知のタイプの低温液送ユニット19である。典型的
なデュワー18は、二重壁構造をとり、内部に存在する窒
素を外部環境から断熱するために、壁間が高度に脱気さ
れたステンレス鋼デュワーである。
The valve 15 is mounted on a lid 17 screwed to the upper part of the dewar 18, and a liquid feed pipe (not shown) is extended from the valve 15 to the liquid in the dewar 18. The devices 11 to 18 are cryogenic liquid transfer units 19 of a known type. A typical dewar 18 is a stainless steel dewar that has a double-walled structure and is highly degassed between the walls to insulate internal nitrogen from the external environment.

デュワーの内部容積はおよそ1/3リットルとしても良い
が、重量及び操作の繁雑さ、あるいは容量、保持の安定
性その他との兼ね合いから1/2リットルとするのがより
好適である。開口部11は、およそ20mil(0.5mm)乃至50
mil(1.2mm)の直径に設定する。
The internal volume of the dewar may be approximately 1/3 liter, but it is more preferably 1/2 liter in consideration of weight and complexity of operation, capacity, stability of holding, and the like. Opening 11 is approximately 20 mil (0.5 mm) to 50
Set to a diameter of mil (1.2 mm).

液相中に十分量の窒素を含有する所定量の液化窒素の吹
き付け(開口部からでもプローブからでも良い)が実際
に可能な範囲であれば、低温液送ユニット19が様々な形
状を取りうることはいうまでもない。
The cryogenic liquid transfer unit 19 can have various shapes as long as the spraying of a predetermined amount of liquefied nitrogen containing a sufficient amount of nitrogen in the liquid phase (either from the opening or from the probe) is practically possible. Needless to say.

第1図において、窒素流10は、回路基板24上に設置され
た電子部材22の表面に吐出されている。回路基板24に
は、また、電子部材22よりも大きな部材26(完全集積回
路等)が搭載されている。なお、第1図は、本発明をわ
かりやすく説明するために、概略を図示したものであ
る。
In FIG. 1, the nitrogen stream 10 is discharged onto the surface of the electronic member 22 placed on the circuit board 24. A member 26 (completely integrated circuit or the like) larger than the electronic member 22 is mounted on the circuit board 24. It should be noted that FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the present invention in an easy-to-understand manner.

第1図の部材26をさらに延長した形状のより大きな部材
を処理するには、第2図に示すような広範囲のファン状
噴霧28を用いても良い。噴霧28は、第1図の低温液送ユ
ニット19の管継手13に容易に取付けられる、好適な管継
手34を有する管状構造32の一端を偏平にした、比較的狭
く細長い開口部30から噴射する。
A wide range of fan-like sprays 28, as shown in FIG. 2, may be used to treat larger members having a further extension of member 26 of FIG. The spray 28 is sprayed from a relatively narrow and elongated opening 30 that flattens one end of a tubular structure 32 with a suitable fitting 34 that is easily attached to the fitting 13 of the cryogenic liquid transfer unit 19 of FIG. .

管直径は、開口部30の長さを1/2乃至1/4インチとするた
めに1/4乃至3/4インチとするのが望ましい。噴射可能な
窒素量に応じて、よりおおきなファン状開口部30を用い
ることも可能である。
The tube diameter is preferably 1/4 to 3/4 inch to provide a length of the opening 30 of 1/2 to 1/4 inch. It is also possible to use a larger fan-shaped opening 30 depending on the amount of nitrogen that can be injected.

サーマルチェックに用いる冷媒としての液化窒素の使用
には、CFCsを使用と比較すると特殊な利点がある。
The use of liquefied nitrogen as a refrigerant for thermal checks has special advantages over the use of CFCs.

回路にCFCsを噴射するのに使用するエアロゾル型の缶か
らは、非常に広範囲の櫛型の噴霧がなされ、回路の極小
部位に局所的にCFCsを吹き付けることは不可能である。
The aerosol-type can used to inject CFCs into the circuit produces a very widespread comb-like spray, making it impossible to locally spray CFCs to the smallest parts of the circuit.

一方、液化窒素の場合は、十分に平行な、即ち放射状に
広がらない噴霧がなされる。その理由は定かではない
が、液化窒素の高い表面張力と関係があることも考えら
れる。いずれにしても液化窒素を用いると、回路の極小
部位に局所的に液化窒素を吹き付けることが可能とな
る。
On the other hand, in the case of liquefied nitrogen, the spray is sufficiently parallel, that is, does not spread radially. The reason for this is not clear, but it may be related to the high surface tension of liquefied nitrogen. In any case, when liquefied nitrogen is used, it becomes possible to locally spray liquefied nitrogen to a minimal portion of the circuit.

従って、窒素缶からは、噴霧流の噴射直径と同径で、噴
霧流が吐出される開口部直径よりもわずかに広径の、極
度に限られた領域にも吹き付けを行うことができる。即
ち、1ミリメートルの直径の領域にも吹き付け可能であ
る。
Therefore, from the nitrogen can, it is possible to perform spraying on an extremely limited area having the same diameter as the spray diameter of the spray flow and slightly wider than the diameter of the opening portion through which the spray flow is discharged. That is, it is possible to spray even a region having a diameter of 1 millimeter.

CFCsは、吹き付け面を湿潤させ、蒸発するまでそのまま
付着している。また、CFCsは、噴射力により(CFCs自体
の噴射力か他の噴射力かを問わず)、部材表面に吐出さ
れる。こうして、しばしば所望のテスト領域よりも広範
囲の部材面が、CFCsによって湿潤され、冷却されること
になる。
CFCs wet the sprayed surface and remain attached until they evaporate. Further, the CFCs are discharged to the surface of the member by the injection force (whether the injection force of the CFCs itself or another injection force). This often results in component surfaces that are larger than the desired test area being wetted by the CFCs and cooled.

一方、少なくとも一部が液相である窒素流(液相の比率
が高いことが好ましい)は、部材面に衝突して湿潤領域
を画成するとともに、この領域内では、液化窒素の玉あ
るいは滴は放射状に外側に流れて気化する。
On the other hand, a nitrogen flow of which at least a part is in the liquid phase (preferably having a high liquid phase ratio) collides with the member surface to define a wetting region, and within this region, liquefied nitrogen balls or drops are formed. Evaporates as it flows radially outward.

この場合、湿潤領域は比較的小さく限定される。例え
ば、典型的な湿潤領域は、10セント貨あるいは5セント
貨程度である。小面積の部材面には、液化窒素は、衝突
面から外側方向に放射状に噴射され、大気中に蒸発す
る。一方、CFCsは部材のかどの周囲を流れ、他の面を湿
潤する。
In this case, the wetted area is limited to a relatively small area. For example, a typical wet area is on the order of 10 cents or 5 cents. Liquefied nitrogen is radially ejected from the collision surface to the member surface having a small area, and evaporates into the atmosphere. CFCs, on the other hand, flow around the corners of the member and wet the other surfaces.

CFCsの最低温は−65%℃(典型的な噴霧温度はより高い
温度である)であるため、1/4立方インチ程度の極小部
材を、欠陥位置を特定する所望の効果が十分に得られる
まで冷却するのには30秒以上要する。一方、窒素は−19
6℃で液相中で噴射可能で、部材冷却をより迅速に行う
ことができる。実際、大部分の部材は、液化窒素を用い
れば5乃至15秒で冷却できる。
The minimum temperature of CFCs is -65% ℃ (typical spray temperature is higher temperature), therefore, the minimum effect of 1/4 cubic inch is enough to obtain the desired effect of locating defects. It takes more than 30 seconds to cool down. On the other hand, nitrogen is -19
It is possible to inject in the liquid phase at 6 ° C, and the member can be cooled more quickly. In fact, most parts can be cooled in 5 to 15 seconds with liquefied nitrogen.

CFCsで、所望の部位の局所冷却を行うためには、他の部
材を冷却せずに、冷却部位をより迅速に冷却する、カー
ドボードダム等のツールが必要である。欠陥箇所の診
断、特定をするためには、回路の冷却部位と冷却しない
部位の識別精度を維持することが非常に重要である。冷
却される回路領域が大きい程、正確な損傷領域の指摘は
困難になる。
In order to perform local cooling of a desired part with CFCs, a tool such as a cardboard dam that cools the cooled part more quickly without cooling other members is necessary. In order to diagnose and identify a defective portion, it is very important to maintain the accuracy of distinguishing the cooled portion and the uncooled portion of the circuit. The larger the cooled circuit area, the more difficult it is to pinpoint the exact damage area.

CFCsは、周囲に飛散しやすく、ときに作業者の皮膚に衝
突することがある。これは特に、片手で容器を持って作
業している際に起こりやすい。また、CFCsは皮膚に付着
しやすく、これを湿潤して冷却する。一方、液化窒素を
使用する際には、皮膚との瞬間的な接触を、予防する必
要はあまりない。勿論、必要ならば手袋その他の手段を
用いた予防を行ってもよい。
CFCs are easily scattered around and sometimes collide with the skin of workers. This is especially likely to occur when working with a container in one hand. Also, CFCs tend to adhere to the skin and moisten and cool them. On the other hand, when using liquefied nitrogen, it is not necessary to prevent momentary contact with the skin. Of course, prevention using gloves or other means may be performed if necessary.

CFCsは電子回路のある種の材料と化学的に反応するが、
窒素は、電子回路を構成する全ての材料に対して全く不
活性な物質である。
CFCs chemically react with certain materials in electronic circuits,
Nitrogen is a substance that is completely inert to all the materials that make up electronic circuits.

CFCsは作業場において有毒で健康に有害であることが知
られている。CFCsが作業者に及ぼす影響としては、めま
い、不随意のせん震、意識混濁、不整脈、さらには死亡
等が挙げられる。また、皮膚や眼内に凍傷を起こす確率
も高い。一方、窒素は、本発明で使用される量では、全
く無害であり、熱を奪うほかは、人体を害さない。人体
への影響としては、大気中の窒素含量(ほぼ89%)がわ
ずかに増加するだけである。作業者の作業環境における
酸素の全摂取量程度の窒素は人体に全く影響しない。さ
らに、前述のように、窒素は、液体として周囲に飛散
し、気化する性質を有するため、CFCsよりも皮膚に対し
て安全である。
CFCs are known to be toxic and hazardous to health in the workplace. The effects of CFCs on workers include dizziness, involuntary tremors, consciousness clouding, arrhythmias, and even death. It also has a high probability of causing frostbite on the skin and eyes. On the other hand, nitrogen is completely harmless in the amount used in the present invention, and does not harm the human body except that it takes away heat. The only effect on the human body is a slight increase in atmospheric nitrogen content (approximately 89%). Nitrogen, which is about the total intake of oxygen in the working environment of the worker, does not affect the human body at all. Further, as described above, nitrogen is safer to the skin than CFCs because it has a property of being scattered around as a liquid and vaporizing.

さらに、CFCsは比較的安価な物質として知られている
が、これを窒素で代換することにより、冷却に要する費
用をCFCsの20乃至50%に減じることができる。
In addition, CFCs are known as relatively inexpensive substances, but by replacing them with nitrogen, the cost required for cooling can be reduced to 20 to 50% of that of CFCs.

液化窒素を低温高速スーパーコンピュータの冷却剤とし
て用いることは周知である。このような場合において
は、回路は液化冷媒に浸漬するように設計されており、
材料その他の設計部材は、低温下で構造的に損傷を受け
ず、回路処理速度を増大させる以外は電子的現象に変化
を生じないような材料から選択される。
The use of liquid nitrogen as a coolant for low temperature high speed supercomputers is well known. In such cases, the circuit is designed to be immersed in liquefied refrigerant,
The materials and other design components are selected from materials that are not structurally damaged at low temperatures and that do not change electronic phenomena except to increase circuit processing speed.

回路のサーマルチェックにおいては、冷却溶液への浸漬
は、以下の理由で実用的でない。即ち、最初に部材を液
体に浸漬した際に、冷却液に比して温かい回路構造物に
より、液化窒素が激しく沸騰(気化)し、窒素ガスが液
体と部材との間に隔離さやを形成して、サーマルチェッ
クにとって重要な因子である回路の数秒内での冷却を不
能にする。さらに、通常は、回路部材の広範な領域を冷
却すると、サーマルチェックに要求される欠陥の満足な
指摘ができなくなる。
In circuit thermal checking, immersion in a cooling solution is not practical for the following reasons. That is, when the member is first immersed in the liquid, the liquefied nitrogen boils (vaporizes) violently due to the circuit structure that is warmer than the cooling liquid, and the nitrogen gas forms an insulating sheath between the liquid and the member. It disables the cooling of the circuit within seconds, which is an important factor for thermal checking. Moreover, cooling large areas of circuit components usually fails to provide a satisfactory indication of the defects required for thermal checking.

加えて、種々の材料(エポキシ樹脂等)から構成される
部材を極端に冷却(−100℃以下)すると、ある種の材
料では結晶化が起こる傾向があり、これが破砕や収縮に
よる自発的な割れを引き起こすと考えられている。
In addition, if members made of various materials (epoxy resin, etc.) are extremely cooled (-100 ° C or less), some materials tend to crystallize, which causes spontaneous cracking due to crushing or shrinkage. Is believed to cause.

一方、回路部材の極小部材が冷却されるように液化窒素
流が制御されるため、冷却部位は常に単一材料の表面に
限られ、結晶化や破砕を防止することができる。加え
て、所望の温度(−20乃至−60℃)になるのは、小領域
内に十分に限定されるため、比較的短時間に欠陥を指摘
することができる。
On the other hand, since the liquefied nitrogen flow is controlled so that the minimum member of the circuit member is cooled, the cooling site is always limited to the surface of a single material, and crystallization and crushing can be prevented. In addition, the desired temperature (−20 to −60 ° C.) is sufficiently confined within a small area, so that defects can be pointed out in a relatively short time.

第1図及び第2図の実施例に記載されているように、液
化窒素はテストする回路の表面に直接噴射するもので、
現在、CFCsを用いて行われている大部分の手法よりも優
れたものであるが、サーマルチェック手法においては液
化窒素のより広範な吹き付けが予想される。
As described in the embodiment of FIGS. 1 and 2, liquefied nitrogen is injected directly onto the surface of the circuit under test,
Although superior to most of the techniques currently used with CFCs, a broader spray of liquefied nitrogen is expected in the thermal check technique.

時には、テスト中の回路表面へ液化窒素を直接噴射する
よりも、閉鎖プローブを用いて冷却する方法の方が実用
的な場合がある。このような場合においては、閉鎖プロ
ーブによって非常に精密に調整された領域を、強度に冷
却することが可能であり、プローブ内側面は、液化度の
高い液化窒素が直接接触衝突することにより冷却され、
その間プローブ外側面は、チェック回路の表面に装着さ
れる。
At times, it may be more practical to use a closed probe for cooling rather than directly injecting liquid nitrogen onto the circuit surface under test. In such a case, it is possible to strongly cool the region adjusted very precisely by the closed probe, and the inner surface of the probe is cooled by direct contact collision of liquefied nitrogen with high liquefaction. ,
Meanwhile, the outer surface of the probe is attached to the surface of the check circuit.

第3図は、3軸プローブの一部を示すものである。プロ
ーブの先端は、銅あるいは銀等の熱伝導性の大きい材料
から成る先端部40で構成されている。この先端部は、最
外部管42及び内部管44を有し、これらの内部に真空空間
46を包含する真空断熱構造物と治金的に同軸に接着され
ている。
FIG. 3 shows a part of the triaxial probe. The tip of the probe is composed of a tip 40 made of a material having a high thermal conductivity such as copper or silver. This tip has an outermost tube 42 and an inner tube 44, and a vacuum space is provided inside these.
Bonded coaxially to a vacuum insulation structure containing 46 in a metallurgical manner.

内部管44の内部には、末端が先端部40からわずかに離隔
するように窒素液送管48が設置されている。作動時にお
いては、窒素が、管48を経由して送られ、十分に液体状
態となって先端部40の内側面に衝突し、一部は気化し
て、先端部40からかなりの温度を気化熱として奪う。窒
素ガスは、管44及び48の間の空間50内の外周部を流れ
る。このようなプローブは、冷凍外科術においてよく用
いられている。
Inside the inner pipe 44, a nitrogen liquid feeding pipe 48 is installed so that the end is slightly separated from the tip portion 40. During operation, nitrogen is sent through tube 48, becomes fully liquid and collides with the inner surface of tip 40, partially vaporizing and vaporizing a considerable temperature from tip 40. Take away as heat. Nitrogen gas flows around the outer perimeter in space 50 between tubes 44 and 48. Such probes are commonly used in cryosurgery.

本プローブの問題点は、面と面の接触によって表面から
熱を奪う効果が、第1図及び第2図に関して先述した液
化窒素の直接噴射による効果よりも小さいことにある。
これは、一部には、これらの面が実際には分子的に接合
していないため、冷却される面から冷却面(先端部40)
への熱の移動経路が比較的少ないことによるものと考え
られる。
The problem with this probe is that the effect of removing heat from the surface due to contact between the surfaces is smaller than the effect of direct injection of liquefied nitrogen described above with reference to FIGS. 1 and 2.
This is due in part to the fact that these faces are not actually molecularly joined, so the face to be cooled is the cooled face (tip 40).
It is thought that this is because there are relatively few heat transfer paths.

また、一部には、液化窒素の直接噴射による窒素流が面
を横切るほうが、面を冷却するよりもはるかに効果的で
あるとも考えられる。即ち、低温で物質内部への単純な
熱の導入よりはむしろ低沸点における気化熱による冷却
の方が効果的であると思われる。
It is also believed, in part, that a direct nitrogen stream of liquefied nitrogen across the surface is much more effective than cooling the surface. That is, it seems that cooling by the heat of vaporization at a low boiling point is more effective than simple introduction of heat into the substance at low temperature.

プローブ先端を用いる際のもう一つの問題点は、プロー
ブ面を冷却すべき装置面に一致するよう装着させて、こ
れらの表面間の最大限の熱移動を行うことが極めて困難
な点にある。従って、液化窒素を用いて冷却すべき表面
に適切に直接吹き付けるほうが、プローブを用いるより
も望ましいと考えられる。
Another problem with using probe tips is that it is extremely difficult to mount the probe face in line with the device face to be cooled for maximum heat transfer between these surfaces. Therefore, it may be preferable to use liquefied nitrogen to spray properly directly onto the surface to be cooled, rather than using a probe.

しかしながら、本発明の原理及び窒素使用の特徴をより
広範囲に設定すれば、プローブの使用が望ましいと考え
られる吹き付け例も考えられる。即ち、本発明は、液化
窒素の冷却すべき表面への直接な吹き付けだけでなく、
外側面が冷却すべき表面に接したプローブ内側面への吹
き付けをも包含するものである。
However, if the principle of the present invention and the characteristics of nitrogen use are set to a wider range, there may be a spraying example in which use of a probe is considered desirable. That is, the present invention not only directly sprays liquefied nitrogen on the surface to be cooled,
It also includes spraying on the inner surface of the probe whose outer surface is in contact with the surface to be cooled.

本発明は、さらに、上述の閉鎖プローブ及び平行流の双
方の吹き付けが可能であると共に、窒素が材料に対し不
活性である利点を有する。このため、近接性のあまり高
くない面を冷却にも使用できる。加えて、回路を多数の
クリップやプローブ等が用いられているテスト装置に接
続しても、これらの全ての接続部に、窒素は、プローブ
によってだけでなく、平行流が容易に制御できるため、
直接平行噴射によっても吹き付けできる。
The present invention further has the advantage that both the closed probe and parallel flow sprays described above are possible and nitrogen is inert to the material. For this reason, it is possible to use a surface that is not very close to the surface for cooling. In addition, even if the circuit is connected to a test device that uses a large number of clips, probes, etc., nitrogen can be easily controlled not only by the probe but also by the parallel flow at all of these connections,
It can also be sprayed by direct parallel injection.

なお、本発明は、発明の説明の目的で開示した実施例に
限られるものでなく、特許請求の範囲に記載した本発明
の主旨を逸脱しない範囲でのあらゆる変更、省略、付加
が可能である。
It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments disclosed for the purpose of explaining the invention, and all modifications, omissions and additions are possible without departing from the gist of the present invention described in the claims. .

[効 果] 本発明によれば、電子回路のサーマルチェックに液化窒
素を用いているので、他面に影響を与えることなくサー
マルチェックを行う小面積の回路面に直接平行に噴射で
きる。
[Effect] According to the present invention, since liquefied nitrogen is used for the thermal check of the electronic circuit, it is possible to inject directly in parallel to the circuit surface of a small area to be subjected to the thermal check without affecting the other surface.

尚、閉鎖プローブを回路面と接触させ、閉鎖プローブの
内側から回路との接触面を介して液化窒素を吹き付けて
サーマルチェックを行うことも可能である。
It is also possible to bring the closed probe into contact with the circuit surface and spray liquefied nitrogen from the inside of the closed probe through the contact surface with the circuit to perform a thermal check.

本発明では、CFCsのような人造物ではなく、天然に存在
する工業的に利用しやすい気体を冷媒として使用してい
るので、原料を容易かつ安価に得ることができる。
In the present invention, not a man-made product such as CFCs, but a naturally occurring gas that is industrially easily used is used as a refrigerant, so that a raw material can be easily and inexpensively obtained.

また、本発明によれば、回路の反応温度までより迅速に
冷却でき、大気中で不活性な冷媒をより正確により高い
識別能で吹き付けるため、環境的にも人体にも無害で、
使用上も全く安全である。
Further, according to the present invention, the reaction temperature of the circuit can be cooled more quickly, and the refrigerant inert in the air is sprayed more accurately and with higher identification ability, so that it is harmless to the environment and the human body,
It is completely safe to use.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

添付する図面において、第1図は、電子回路の部材上に
直接液化窒素を噴射する様子を概略的に示す斜視図、 第2図は、広範囲な吹き付けに用いるファン状の噴射用
開口部を示す斜視図、 第3図は、電子回路の表面に接着装着できるプローブを
概略的に示す斜視図である。 10……平行窒素流 11……開口部 19……低温液送ユニット 22,26……電子部材 24……回路基板 28……ファン状噴霧 30……開口部 40……先端部 42……最外部管 44……内部管 48……窒素液送管
In the accompanying drawings, FIG. 1 is a perspective view schematically showing a state in which liquefied nitrogen is directly injected onto a member of an electronic circuit, and FIG. 2 shows a fan-shaped injection opening used for a wide range of spraying. FIG. 3 is a perspective view schematically showing a probe that can be adhesively attached to the surface of an electronic circuit. 10 …… Parallel nitrogen flow 11 …… Opening 19 …… Cryogenic liquid transfer unit 22,26 …… Electronic components 24 …… Circuit board 28 …… Fan spray 30 …… Opening 40 …… Tip 42 …… Maximum Outer pipe 44 …… Inner pipe 48 …… Nitrogen liquid delivery pipe

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電子回路面に冷却剤を吹き付ける工程を有
する電子回路のサーマルチェック法であって、 液化窒素を、少なくともその一部を液相のままとして前
記面に吹き付けるとともに、前記吹き付けられた液相の
窒素の少なくとも一部が前記面上で気化されることを特
徴とする、電子回路のサーマルチェック法。
1. A thermal check method for an electronic circuit, comprising a step of spraying a coolant onto the surface of an electronic circuit, the method comprising spraying liquefied nitrogen onto the surface while leaving at least a part of the liquid nitrogen in the liquid phase. A thermal check method for an electronic circuit, wherein at least a part of liquid-phase nitrogen is vaporized on the surface.
【請求項2】前記面に吹き付ける液化窒素は、分子量で
30%乃至90%が液相であることを特徴とする請求項第1
項に記載のサーマルチェック法。
2. The liquefied nitrogen sprayed on the surface has a molecular weight of
30% to 90% is a liquid phase.
The thermal check method described in the section.
【請求項3】薄い熱伝導性の壁部を有する閉鎖プローブ
を、サーマルチェックされる電子回路面と前記熱伝導性
の壁部の外壁とが接触するように設置する工程を有し、 更に、前記液化窒素の吹き付け工程では、前記液化窒素
を前記プローブの前記壁面の内壁を介して吹き付けるこ
とを特徴とする請求項第1項に記載の方法。
3. The method further comprises the step of placing a closed probe having a thin thermally conductive wall portion such that an electronic circuit surface to be thermally checked and an outer wall of the thermally conductive wall portion are in contact with each other. The method according to claim 1, wherein in the step of spraying the liquefied nitrogen, the liquefied nitrogen is sprayed through an inner wall of the wall surface of the probe.
【請求項4】前記全面を、十分に平坦な面とすることを
特徴とする請求項第3項に記載の方法。
4. The method according to claim 3, wherein the entire surface is a sufficiently flat surface.
【請求項5】前記液化窒素を、前記電子回路の面上に直
接吹き付けることを特徴とする請求項第1項に記載の方
法。
5. The method of claim 1, wherein the liquefied nitrogen is sprayed directly onto the surface of the electronic circuit.
【請求項6】前記液化窒素を、小円状の開口部を介し
て、十分な平行流として吹き付けることを特徴とする請
求項第5項に記載の方法。
6. The method according to claim 5, wherein the liquefied nitrogen is sprayed as a sufficiently parallel flow through a small circular opening.
【請求項7】前記液化窒素を、平坦なファン状の延長開
口部を介して吹き付けることを特徴とする請求項第5項
に記載の方法。
7. The method according to claim 5, wherein the liquefied nitrogen is sprayed through a flat fan-shaped extension opening.
JP18783890A 1989-07-14 1990-07-16 Thermal check method for electronic circuits using liquefied nitrogen Expired - Lifetime JPH0766039B2 (en)

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JPH0353181A JPH0353181A (en) 1991-03-07
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